【正文】 ）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井、低瓦斯礦井中高瓦斯區(qū)的煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷掘進工作面正常工作的局部通風機必須配備安裝同等能力的備用局部通風機，并能自動切換。其他掘進工作面和通風地點正常工作的局部通風機可不配備備用局部通風機，但必須采用三專供電。雙回路電源、單母線分段結(jié)線，采用分列運行方式。圖示采區(qū)變電所的采區(qū)主排水泵為高壓電動機，當主排水泵為低壓電動機時，為水泵供電的變壓器低壓側(cè)也應(yīng)采用單母線分段結(jié)線。 綜采工作面 綜掘工作面 6( 10) k V 660V 東翼采區(qū)二路 圖 4 26 下山、綜采 采區(qū)變電所主 結(jié) 線 圖 東翼采區(qū)一路 備用 水泵 水泵 水泵 其他負荷 上山絞車 備用局扇 照明 上山皮帶 工作局扇 工作局扇 備用局扇 上山采區(qū)沒有主排水泵。 采區(qū)變 電所通常設(shè)置在兩個上（下）山巷道之間的聯(lián)絡(luò)巷中或運輸大巷采區(qū)裝車站附近。變壓器可與配電設(shè)備布置在同一硐室內(nèi)；變電所的高、低壓設(shè)備應(yīng)分開布置；各設(shè)備之間、設(shè)備與墻壁之間均應(yīng)留有維護和檢修通道，不從側(cè)面和背后檢修的設(shè)備不留通道。綜采工作面機電設(shè)備布置參見圖 427。 綜采工作面配電結(jié)線如圖 428 所示。 工作面配電點設(shè)置在移動變電站附近 ，開關(guān)和乳化液泵站可安裝在平板車或滑橇上，與移動變電站組成串車便于移動 。 當 皮帶輸送機 功率不太他時， 也可以不設(shè) 2移動變電站，由采區(qū)變電所內(nèi)的變壓器供電。 上山皮帶 1 2 號移變 1 號移變 2 3 可伸縮皮帶輸送機 4 配電點 5 5 6 2 6 7 8 9 圖 4 27 綜采工作面機電設(shè)備布置示意圖 1 — 采煤機； 2 — 刮板輸送機； 3 — 乳化液泵； 4 — 噴霧泵； 5 — 回柱絞車； 6 — 調(diào)度絞車； 7 — 可伸縮皮帶輸送機電動機； 8 — 小水泵； 9 — 轉(zhuǎn)載機 10 10 2）炮采工作面配電 炮采工作面機電設(shè)備布置見圖 25。 為了安全操作工作面的機械設(shè)備，必須在工作面附近集中設(shè)置控制開關(guān)和起動器，這些設(shè)備的放置地點即為工作面配電點。圖 429 為炮采工作面運輸巷的 配電結(jié)線圖（圖中示意畫出兩臺順槽刮板輸送機），這種配電方式稱為干線式。 采煤機 刮板輸送機 轉(zhuǎn)載機 乳化液泵 噴霧泵 乳化液泵 綜采工作面皮帶輸送機 其他 小型設(shè)備 1 140V 660( 1 140) V 1 移動變電站 2 移動 變電站 來自采區(qū)變電所 6( 10 ) kV 圖 4 28 綜采工作面配電結(jié)線圖 3）掘進工作面配電 綜合機械化掘進工作面用移動變電站供電。鉆爆法掘進工作面由采區(qū)變電所用 660V 低壓供電。 來自采區(qū)變電所 660V 工作面配電點 第一部刮板 第二部刮板 工作面刮板 乳化液泵 回柱絞車 煤電鉆 127V 圖 4 29 炮采 工作面 運輸巷 配電結(jié)線圖 煤電鉆 綜保裝置 第二節(jié) 負荷計算 當我們?yōu)椴蓞^(qū)供電系統(tǒng)選配開關(guān)、變壓器和電纜時，首先要計算這些設(shè)備所負擔的功率和電流，這叫負荷計算。 負荷計算要計算 的參數(shù)有三個：一是負荷的有功計算功率，簡稱計算功率，用 Pca表示。二是負荷的視在計算功率，用 Sca表示。用來選擇變壓器容量。它是負荷在實際運行時的長時最大工作電流，單位是 A（ 安 ） 。 這里的長時功率、長時電流是指持續(xù) 30min 的平均功率和平均電流。瞬時功率、瞬時電流有時會遠大于 長時功率、長時電流，但持續(xù)時間往往很短，不能作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。 一、負荷計算的方法 通常我們能夠從銘牌上知道一臺電動機的額定功率（ PN ）和額定電流（ IN），則 NcacaNcacaNca osIIPPSPP????? （ 51） 在生產(chǎn)現(xiàn)場常常只知道電動機的額定功率和額定電壓，而不知道額定電流。 但有些參數(shù)需要查電機手冊才能得到，現(xiàn)場計 算很不方便。 下面介紹迅速估算電動機額定電流的方法，準確性可滿足工程計算要求。 例 51 有一臺額定電壓為 660V，額定功率為 40kW 的電動機，試估算其額定電流。采區(qū)有采煤工作面、掘進工作面、集中運輸?shù)葞最愑秒娫O(shè)備組。P Nn。 ?? Ndeca PKP （ 54） 由 Pca可計算出 Sca和 Ica ?coscaca PS ? （ 55） NcaNcaca 3c os3 USU PI ?? ? （ 56） 式中： UN —— 額定電壓， kV； Kde—— 用電設(shè)備組的需用系數(shù)； cosφ—— 用電設(shè)備組的加權(quán)平均功率因數(shù) 。根據(jù)工作面的產(chǎn)量、地質(zhì)狀況以及生產(chǎn)工藝選擇合適的數(shù)值。 上述負荷計算方法，稱為需用系數(shù)法。 表 51 煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù) 用電設(shè)備組名稱 需用系數(shù) Kde 功率因數(shù) ?cos tanφ 備注 井底 車場 無主排水泵 有主排水泵 ～ ～ 采 區(qū) 無機組緩傾斜采煤工作面 ～ 有機組緩傾斜采煤工作面 ～ ～ ～ 急傾斜采煤工作面 ～ ～ ～ 無 掘進機煤巷掘進工作面 ～ 有掘進機煤巷掘進工作面 ～ ～ 井下 運輸 架線式電機車 蓄電池電機車 輸送機和絞車 ～ ～ 例 52 一個緩傾斜炮采工作面，供電電壓 660V。試計算該工作面的負荷（ Pca、 Sca 和 Ica）。 3） 計算有功計算功率 ????? PKP 4）計算長時負荷電流 ?cos3 Ncaca UPI ? 2 05606607 321 61 40 ???? ... .A 5）計算視在功率 k V A2 3 4 0c o scaca ??? ?PS 例 53 試計算項目中的綜采工作面設(shè)備的負荷并選擇工作面移動變電站容量。 1）計算總額定功率 Nn2N1NN????????????????? PPPP 2）查 表 51， 綜采工作面 Kde取 ， cosφ取 。 當一個變壓器、開關(guān)或一條電纜向兩個或兩個以上用電設(shè)備組供電時，就需要計算這多個用電設(shè)備組的總功率和總電流。為簡化計算，當只有 2~3 組 用電設(shè)備 時， Ksp和 Ksq可取 1。試計算變壓器的總負荷，并選擇變壓器的容量。 第三節(jié) 電纜導線截面計算 電纜導線截面的選擇是井下供電計算的關(guān)鍵。 通常井下電纜線路導線截面計算 可分為三種情況。 （ 1）按長時允許電流初選電纜導線截面 ； （ 2）給采掘工作面生產(chǎn)機械供電的支線電纜要校驗機械強度允許最小截面。 （ 1）按長時允許電流初選電纜導線截面 ； （ 2）校驗允許電壓損失。 （ 3）校驗短路熱穩(wěn)定性，詳見本章第四節(jié)。溫度過高會縮短電纜壽命、燒壞電纜絕緣，造成短路，使電纜報廢。表 52 是 井下常用電纜在空氣中敷設(shè)時的長時允許電流 。即 pI ≥ caI （ 511） 式中 Ip—— 標準環(huán)境溫度（一般為 25℃ ）時導線的長時允許電流； Ica—— 導線的最大長時工作電流。 解 ：在例 52 中，已計算出工作面負荷的長時工作電流 Ica=205A。 表 52 井下常用電纜在空氣中敷設(shè)時的長時允許電流 A 導線截面 mm2 聚氯乙烯絕緣鎧裝電纜 交聯(lián)聚乙烯絕緣細鋼絲 鎧裝電纜 礦用橡套 電纜 1kV 四芯 6kV 三芯 6kV 10kV 低壓 高壓 銅芯 鋁芯 銅芯 鋁芯 銅芯 鋁芯 銅芯 鋁芯 銅芯 銅芯 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 30 39 52 70 94 119 149 184 226 260 23 30 40 54 73 92 115 141 174 201 56 73 95 118 148 181 218 251 43 56 73 90 114 143 168 194 211 260 318 367 163 203 246 285 148 180 214 267 324 372 115 140 166 207 251 288 36 46 64 85 113 138 173 215 260 320 53 72 94 121 148 170 205 250 注：表中長時允許電流是環(huán)境溫度為 25℃ 時的 數(shù)值，如果環(huán)境溫度不是 25℃ ，則需要修正。 表 53 礦用橡套電纜 接地和控制芯線配置 mm2 主芯線 截面 接地芯線 截面 控制芯線截面 主芯線 截面 接地芯線 截面 控制芯線截面 4 6 10 16 25 4 6 10 10 16 35 50 70 95 16 16 25 25 4 4 4 4 電纜在工作面和巷道中敷設(shè)，難免會受到外部機械力的作用，截面太小的電纜很容易出現(xiàn)斷線、護套 破裂、絕緣損壞現(xiàn)象。這些電纜的截面應(yīng)符合 表 411 的要求。電壓損失過大，會造成電動機電壓過低，電動機起動困難、工作電流增大、甚至會因電流過載燒壞電動機。 1）線路電壓損失的計算 所謂電壓損失是指輸電線路始、末兩端電壓的算術(shù)差值。 式 （ 512） 用功率表示時則為 N LcaLcaL UXQRPU ??? （ 513） 式中 Pca、 Qca—— 線路所帶負荷的有功計算功率， kW；無功計算功率， kvar； UN—— 電網(wǎng)的額定電壓， kV。 RL可用下式計算： ?ALR ?L （ 514） 式中 L—— 電纜的長度， m； A—— 電纜導線截面， mm2； ? —— 電纜導線的電導率， m/Ω XL可用下式計算： LxX 0L? （ 515） 式中 L—— 電纜的長度， km； 0x —— 線路每千 米電抗， 0x 和線路結(jié)構(gòu)、電壓等級有關(guān)，電纜線路取 ~ Ω/km，架空線路取 ~ Ω/km，高壓線路取較大的值。 解 ：從例 52 和例 55 中已知 Ica為 205A， cosφ =， Pca =，電纜截面為 70mm2，代入式 （ 515） 可得： o s3 caL ?? ?????? ? ?A LIU 或 ??? ???? UA LPU ? 2）線路允許電壓損失 井下變壓器的二次側(cè)額定電壓為 ，電動機的允許最低電壓為 ，因此，變壓器和線路的電壓損失之和不能超過 10%UN。 為計算簡便起見，規(guī)定從變壓器副邊出口處到 用電設(shè)備（電動機、變壓器）的線路允許電壓損失 LPU? =5%UN。 例 57 采區(qū)上山絞車 PN =110kW， UN =660V，從 采區(qū)變電所到絞車房的電纜長 400m，試選取電纜截面。 2）按長時允許電流初選截面 Ica=IN =110= 查表 52 選取 35mm2礦用橡套電纜，其長時允許電流 Ip 為 138A。 3） 校驗電壓損失 代入式 （ 515） 400110NcaL ??? ???? UA LPU ? V 查表 54 可知 LpU? =33V， LU? ＞ LpU? 不合格。 確定選用 50+1 16礦用橡套電纜 。 解 ： 1）選擇電纜型號 選擇 。 L1電纜的電壓損失為： 8075N1 1caL1 ??? ???? UA LPU ? V 3）計算 L2的截面 L2的負荷是多臺電動機。長時工作電